Grupo MDI Grupo MDI Ing. David Marcos
[BASES DE DISEﾃ前 ESTRUCTURAL]
[BASES DE DISEÑO ESTRUCTURAL] Grupo MDI 1. ALCANCE. Estas Bases de Diseño definen los requerimientos generales en lo referente al Análisis, Diseño Estructural. Se considerara un proyecto estructural completo al diseño de: 1) 2) 3) 4) 5) 6) 7) 8)
Cimentación Diseño de Muros de concreto o blocks Diseño de Losas de Entrepiso y Azotea Diseño de Escalera Diseño de Sobre-cimentación Material list y/o modelo electrónico en programa de cálculo utilizado. Planos impresos y CD de los planos en formato electrónico. Memoria de Calculo impresa en tamaño carta e incluida en formato electrónico en el CD.
Todo esto se requiere para la entrega del proyecto La información básica necesaria para desarrollar el proyecto es: Estudio de mecánica de suelos, estudio hidrológico, levantamiento topográfico, sembrado general, instalaciones subterráneas, drenajes, vialidades existentes y planas actualizadas, ésta información es proporcionada por Grupo MDI. 2. GENERALIDADES Todos los planos que se generen se referirán a la elevación típica de la planta o la indicada por. Grupo MDI. además, se basarán en los planos existentes de predio proporcionados por Grupo MDI. Para un control adecuado de los planos y/o documentos realizados, a continuación se indican los tipos y propósitos de cada revisión: Se indicarán las revisiones con el siguiente criterio: Letras de la A a la Z para revisiones de proyecto, Revisión 0 es Aprobado para construcción Números consecutivos empezando por el 1 para revisiones posteriores a la 0. y que tienen con modificaciones por cambios en el proyecto.
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[BASES DE DISEÑO ESTRUCTURAL] Grupo MDI 3. CÓDIGOS Y
REGLAMENTOS.
3.1. ESTRUCTURA DE ACERO 3.1.1. Especificaciones para el Diseño, Fabricación y Montaje de Estructuras de Acero del American Institute of Steel Construction (AISC 9th ED.) 3.1.2. Manual de construcción en acero, diseño por esfuerzos permisibles vol. 1 (IMCA), para tipo de perfiles comerciales (3ª edición). 3.1.3. Manual AHMSA para tipo de perfiles comerciales (última edición). 3.1.4. Código para Soldadura de Arco y Gas de la American Welding Society (AWS). 3.1.4. American Society for Testing and Materials (ASTM). 3.1.5. Especificaciones para el Diseño de Elementos Estructurales de Acero Rolado en Frío del American Iron and Steel Institute (AISI). 3.1.6. Reglamento de construcciones para el Distrito Federal y sus NTC rev. 2004 4.-TRUCTURAS DE CONCRETO 4.1.1 Reglamento de las Construcciones de Concreto Reforzado del American Concrete Institute (ACI 318-95). 4.1.2 Reglamento de construcciones para el Distrito Federal.y sus NTC rev. 2004. 4.1.3 Concrete masonry structures desing and construction A.C.I. 531 5.- DETERMINACIÓN DE CARGAS ACTUANTES 5.1.1 Manuales de Diseño de Obras Civiles de la Comisión Federal de Electricidad (CFE), para Sismo y Viento (Revisión 1993). 5.1.2 Reglamento de Construcciones para el D.F. (para cargas muertas Art. 197). 6.- CIMENTACIONES 6.1.1 Estudio de Mecánica de suelos proporcionado por Grupo MDI 7. MATERIALES.
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[BASES DE DISEÑO ESTRUCTURAL] Grupo MDI Las características de los principales materiales que se emplearán en la construcción de las estructuras resultantes de este proyecto, excepto que se indique otra cosa en los planos correspondientes, se describen a continuación. 8.
CEMENTO 8.1.1 Cemento tipo II para emplearse en cualquier tipo de estructuras. 8.1.2. Cemento Portland tipo III (Resistencia rápida), para emplearse en donde se requiera alcanzar resistencias altas a temprana edad del concreto. Sólo se utilizará con la autorización explícita del Ingeniero Supervisor y/o Responsable de Grupo MDI 8.1.3. Podrán usarse aditivos, solo con la autorización del ingeniero Supervisor y/o Responsable de Grupo MDI.
9.
CONCRETO 9.1.1
Se usará concreto F'c = 100 kg/cm2 en plantillas de cimentaciones.
10. ACERO DE REFUERZO 10.1.1. Acero de Refuerzo ASTM A 615 Grado 42, Fy = 4,200 kg/cm2, para varillas corrugadas del #3 y mayores. 10.1.2. Acero de Refuerzo ASTM A 615 Grado 40, Fy =6000 kg/cm2 para varilla lisa del #2, #2.5 y #1.5. 10.1.3. Malla electrosoldada ASTM A 185, Fy = 6000 kg/cm2.
11. ACERO ESTRUCTURAL. 11.1.1. Acero estructural ASTM A 36, Fy = 2,530 kg/cm2, en perfiles laminados, placas, etc. 11.1.2 Acero estructural ASTM A 441 o A 242, Fy = 3,515 kg/cm2 en perfiles rolados en frío (MON - TEN). 12. CARGAS DE DISEÑO. Las cargas mínimas de diseño que se deberán considerar en el diseño de estructuras y cimentaciones son: 12.1.1. SOLICITACIONES PERMANENTES Grupo MDI |53-95-64-80
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Obran sobre la estructura en forma continua. 12.1.2 CARGA MUERTA ESTRUCTURAL (CM) 12.1.3 Es el peso propio de los materiales estructurales que forman parte permanente de la estructura. 12.1.5
Es el peso de todos los materiales que forman parte del sistema de tuberías. Peso máximo de los materiales y/o fluidos contenidos en los equipos y tuberías durante la operación.
13. SOLICITACIONES VARIABLES Son aquéllas que obran sobre la estructura y cuya intensidad varía con el tiempo y posición. 13.1.1. CARGA VIVA (CV) Y CARGAS CONSIDERADAS La carga viva de diseño sobre una estructura deberá ser la mayor carga presentada en un área para un determinado uso. Excepto que se indique otra cosa, la carga viva deberá considerarse uniformemente distribuida y tendrá los siguientes valores. Wm - Carga viva máxima que se usará para diseño estructural por cargas gravitacionales y para el cálculo de asentamientos inmediatos en suelos, así como en el diseño estructural de los cimientos ante cargas gravitacionales. Wa -
Carga viva instantánea que se usará para diseño sísmico o por viento.
W Carga media que se empleará para el cálculo de asentamientos diferidos y para el cálculo de flechas diferidas Las cargas mínimas que se deben de considerar en el diseño estructural, son las siguientes: Para tomar en cuenta el efecto de granizo, Wm se tomará igual a 1.0 kN/m² (100 kg/m²) y se tratará como una carga accidental para fines de calcular los factores de carga de acuerdo con lo establecido en la sección 3.4. Esta carga no es aditiva a la que se menciona en el inciso (i) de la tabla 6.1 y en la nota 8. (Se recomienda en este punto Grupo MDI |53-95-64-80
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[BASES DE DISEÑO ESTRUCTURAL] Grupo MDI revisar las Normas Técnicas Complementarias sobre Criterios y Acciones para el Diseño Estructural de las Edificaciones.
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CARGAS TÉRMICAS Son aquéllas producidas por cambios de temperatura y/o contracción de los materiales, su valor se determinará con base a las temperaturas de exposición de la estructura y a las reacciones de contracción de los materiales.
14.1.1
SOLICITACIONES ACCIDENTALES
14.1.2. CARGAS DE VIENTO 14.1.3.
Se supondrá que el viento puede actuar por lo menos según dos direcciones perpendiculares entre sí, eligiéndose las direcciones que representen las condiciones más desfavorables
14.1.4.
Las estructuras se diseñaran teniendo en cuenta su respuesta ante la acción del viento, es decir, de acuerdo al tipo de estructura, por lo cual el análisis será estático para estructuras tipo 1 y dinámico para estructuras tipo 2, 3 y 4, todo esto en base a los criterios del manual de diseño por viento de la C.F.E.
14.1.5.
En el diseño se considerará la acción simultánea de viento y carga viva instantánea. Cuando el efecto de la carga viva sea favorable para la estabilidad de la estructura, ésta se considerará nula sobre toda el área.
14.1.6
Tomar en cuenta la clasificación de las estructuras según su importancia y las consecuencias que ocasionarían su falla.
14.1.7. Velocidad de diseño.- Se considera la velocidad regional para cada grupo de estructuras en base a los mapas de isotacas, que se muestran en el manual de diseño de obras civiles de la C.F.E. pero en ningún caso, la velocidad regional que se determine será menor a la de 120 Km/h. Se deberá considerar para el diseño por viento un periodo de 50 años y de acuerdo a esto tener presente los siguientes datos ya que sus valores de acuerdo a la zona impactaran el en diseño. Categoría del Terreno según su rugosidad Clase de estructura según su tamaño Clase
Tipo
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[BASES DE DISEÑO ESTRUCTURAL] Grupo MDI Factor de tamaño Velocidad Regional
FC VR
=
en
Km/hr Factor de exposición Velocidad de diseño
F = VD = en
Km/hr Presión Dinámica de Base
Pz
=
en
Kg/m² Además de considerar los factores de presión exterior e interior y locales. 15.
CARGA DE SISMO
15.1.1
Para la determinación de las fuerzas sísmicas se empleará el Manual de diseño de Obras Civiles de la C.F.E. que presenten diferencias sustanciales en su estructuración (tanto en planta como en elevación) y/o tenga concentraciones de carga de gran magnitud distribuidas aleatoriamente), excepto se indique lo contrario respaldado en un estudio a detalle de la zona.
15.1.2
A menos que se indique otra cosa todas las estructuras se clasificarán de la siguiente manera "Diseño por sismo edición 1993"
15.1.3
Se supondrán que la fuerza sísmica actúa según dos direcciones ortogonales (100% en una dirección y 30% en la otra dirección).
15.1.4
El coeficiente sísmico básico C es la mayor ordenada espectral que debe emplearse para el análisis sísmico o estático cuando no se calcule el período de vibración de la estructura
De acuerdo al estudio de mecánica de suelos y al manual de sismo de la C.F.E. el terreno se debe debe clasificar y obtener los datos que se muestran en la tabla: Zona Sísmica
15.1.5
Tipo de Suelo
Coeficiente Sísmico
Para el cálculo de fuerzas sísmicas, se considerará el factor de comportamiento sísmico (Q) en función de la estructuración de cada estructura. Grupo MDI |53-95-64-80
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6.
COMBINACIONES DE CARGA. 16.1.1. La estructura deberá diseñarse para soportar además de las cargas muertas y vivas, los efectos de las combinaciones de cargas a las cuáles pueden estar sujetos. 16.1.2. Deberá tenerse en cuenta que las condiciones a ser combinadas serán aquellas que produzcan la condición de carga más crítica.
16.1.3. Considerándose como combinaciones básicas para diseño de estructuras de concreto, las siguientes: Se analizarán 9 condiciones de carga que son: 1. 2. 3. 4. 5. 6. 7. 8. 9.
CARGA MUERTA + CARGA VIVA DE INTENSIDAD MÁXIMA (CMCVM) CARGA MUERTA + CARGA VIVA ACCIDENTAL (CMCVACC) CARGA MUERTA + CARGA VIVA MEDIA (ASENTAMIENTOS) (CMCVAS) SISMO SENTIDO "X" (SX) SISMO SENTIDO "Y" (SY) TORSIÓN (+X) TORSIÓN (-X) TORSIÓN (+Z) TORSIÓN (-Z)
De estas condiciones de cargas se realizaran 33 combinaciones que pueden llegar a presentarse con sismo en sentido X, sismo sentido Y y el 30% del sismo en sentido contrario con el signo más desfavorable.
17. ANÁLISIS ESTRUCTURAL Se entiende por análisis estructural a la determinación de los elementos mecánicos y deformaciones a los que están sujetos, tanto los miembros de una estructura, como el sistema en su conjunto. 17.1.1. Las estructuras en general, se analizaran suponiendo un comportamiento elástico, Previamente al análisis de la estructura se determinarán las dimensiones preliminares de las secciones para trabes y columnas empleando métodos simplificados y aproximados. 17.1.2. El efecto de los cambios de temperatura deberá considerarse en estructuras con longitudes mayores de 60 m, o en estructuras en las que, Grupo MDI |53-95-64-80
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[BASES DE DISEÑO ESTRUCTURAL] Grupo MDI debido al proceso de producción, se generen gradientes de temperatura cíclicos. 17.1.3 Todos los análisis estructurales definitivos se realizarán mediante un programa adecuando de análisis de este tipo de estructuras (Modelo tridimensional), antes de proceder a usar cualquier otro programa de computadora se le informara a Grupo MDI. 17.1.4 Excepto que se indique lo contrario, las estructuras con altura mayor de 30 m, sujetas a cargas sísmicas y las estructuras sujetas a vibraciones importantes producidas por el equipo y viento, deberán analizarse por métodos dinámicos 17.1.5. Se tomará en cuenta la interacción suelo-estructura para análisis de cimentación y cuando se emplee el método de análisis modal. La evaluación de los efectos de hará conforme al RCDF vigente. 17.1.6 Las estructuras se analizarán para soportar las cargas de diseño y las combinaciones que a su criterio considere el diseñador siendo como mínimas las indicadas en los capítulos 5 y 6 de estas bases de diseño. 18. DISEÑO ESTRUCTURAL.
18.1.1
ESTRUCTURAS DE CONCRETO
18.1.2. El diseño de las estructuras de concreto será bajo el criterio de “Estados Límite de Falla establecido en el Reglamento de las Construcciones de Concreto Reforzado (ACI-318-89) 18.1.3 RECUBRIMIENTOS MÍNIMOS Excepto que se indique lo contrario los recubrimientos mínimos que deberán considerarse en elementos de concreto reforzado serán: 2 cm el recubrimiento a la cara exterior del acero de refuerzo en cimentación 2 cm en dalas, castillos, trabes y losas, 2 cm en columnas Para condiciones especiales de exposición los recubrimientos mínimos no serán menores a los indicados en el punto 7.7 de ACI 318-89. 18.1.4. PERALTES MÍNIMOS
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[BASES DE DISEÑO ESTRUCTURAL] Grupo MDI Excepto que se indique lo contrario, los peraltes mínimos que deberán considerarse en elementos de concreto reforzado serán: En losas de cimentación En losas de superestructura cm En Contratrabes
10 cm 10 10 y 20 cm
18.1.5. FACTORES Los factores de reducción y los factores de carga a usarse, serán los establecidos por ACI 318 - 89.
19. CIMENTACIONES 19.1.1.
CAPACIDAD DE CARGA DEL TERRENO
La capacidad de carga del terreno, así como los parámetros y características del suelo, para fines de diseño de las cimentaciones bajo solicitaciones accidentales aisladas o combinadas, se tomarán del estudio de mecánica de suelos proporcionado por Grupo MDI. 19.1.2
NIVEL DE DESPLANTE
La profundidad de desplante de la cimentación será la indicada en el reporte de mecánica de suelos. 19.1.3
RELLENOS COMPACTADOS
Todos los rellenos se harán en capas de 20 cm. máximo en estado suelto y compactarse al 95% de su peso volumétrico seco máximo. O las recomendaciones que indique el estudio de Mecánica de Suelos. 20. DEFLEXIONES MÁXIMAS CONSIDERADAS. 20.1.1. Las flechas y desplazamientos laterales máximos permisibles serán los indicados a continuación, excepto que Grupo MDI o el fabricante de equipo requieran condiciones más rígidas. 1. 2. 3.
Trabes y losas de concreto en entrepisos Azoteas horizontales de concreto (Elementos principales) L/240+0.50 Losas de entrepiso
L/360
L/200+0.5
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[BASES DE DISEÑO ESTRUCTURAL] Grupo MDI 4. 5 6
Desplazamientos laterales de marcos 0.008H Trabes de acero o armaduras de entrepisos y cubiertas. Trabes con influencia sobre cancelería
L/360 L/500
(Los puntos 5 y 6 solo en caso de que se tengan perfiles de este tipo) Nomenclatura H Altura total de la estructura L Claro por cubrir del elemento 21. REVISIÓN DE ELEMENTOS ESTRUCTURALES Con los resultados obtenidos en los análisis y las envolventes de las acciones con sus factores de carga correspondientes se obtendrán los elementos mecánicos de diseño para los miembros representativos de la estructura. Los elementos mecánicos así obtenidos se compararon con las Resistencias Nominales de las piezas conforme a lo establecido en el Reglamento para las Construcciones del Distrito Federal y sus Normas Técnicas Complementarias. Para obtener los elementos mecánicos de diseño se emplearon los siguientes factores de carga: PARA CARGAS PERMANENTES (gravitacionales) PARA CARGAS PERMANENTES + CARGAS ACCIDENTALES
F.C.= 1.4 F.C.= 1.1
Para obtener las resistencias nominales de las piezas se utilizarán los siguientes factores de reducción de resistencia según el tipo de acción del miembro: PARA FLEXIÓN PARA CORTANTE Y TORSIÓN PARA FLEXOCOMPRESION CUANDO EL MIEMBRO FALLA EN TENSIÓN CUANDO EL MIEMBRO FALLA EN COMPRESIÓN 22-
INTERPRETACION DE RESULTADOS
22.1.1
DEFORMACIONES
F.R.= 0.9 F.R.= 0.8 F.R.= 0.7 F.R.= 0.8 F.R.= 0.7
Las deformaciones obtenidas en el análisis se compararon con las exigidas en el Reglamento de Construcciones del D.D.F. 2004 y se deberá observar que en cada
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[BASES DE DISEÑO ESTRUCTURAL] Grupo MDI uno de los puntos analizados los desplazamientos sean menores en todos los casos a los que determina el Reglamento. 22.1.2 REVISIÓN DE RESISTENCIA EN TRABES La revisión de los elementos mecánicos de las trabes de la estructura se realizara mediante un programa de computadora el cual lea los resultados del análisis, que realize las combinaciones especificadas anteriormente y calcule los elementos mecánicos (cortante y momento) en los extremos del elemento y 1 punto intermedio; obtener el área de acero necesaria y el cortante resistente en el concreto en cada punto. 22.1.3 REVISIÓN DE LA CIMENTACIÓN Con el fin de representar lo mejor posible la estructura y su cimentación es recomendable considerar en el modelo de análisis un resorte elástico el cual depende de las propiedades del suelo y el área tributaria de la cimentación correspondiente a este nudo. El coeficiente de reacción de subgrado del suelo se basó en la recomendación de J.E. Bowles de Cb = 120 * Ft (ton/m3) donde: Cb = Coeficiente de reacción de subgrado del suelo Ft = capacidad de carga del suelo en Ton/m2 = (la que dé el estudio de Mecánica de Suelos)
22.1.4
DISEÑO DE LA LOSA DE CIMENTACION
Dado que el análisis se realiza con todo el modelo, se obtienen las envolventes de momentos y cortantes en la losa de cimentación para su diseño, con las 33 combinaciones de carga y se diseño el refuerzo en la losa 22.1.5
DISEÑO POR FLEXION MINIMA
los momentos de flexión con valor menor a 1.5 veces el módulo de ruptura no reducido ft 1.4 f'c
M r = ft xS si Mu
Mr 1.5
M r 0 .27434 t.m 1 .5 Grupo MDI |53-95-64-80
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23 R E V I S I O N D E E S T A D O S L I M I T E S
23.1.1 ESTADOS LÍMITE DE SERVICIO. La revisión de los estados límites de servicio se encuentran graficados en las figuras de desplazamientos, en ella se muestra los desplazamientos horizontales debidos al sismo y los desplazamientos verticales de la estructura por carga permanente y se puede observar que son menores a los permisibles.
23.1.2 ESTADOS LÍMITE DE FALLA. Los estados límites de falla se revisan durante el diseño evitando que los elementos mecánicos actuantes multiplicados por su factor de carga correspondiente sean mayores que las resistencias nominales reducidas por el factor de reducción.
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